¿Qué es la aberración de la luz?

En astronomía, la aberración de la luz es un cambio en la posición aparente de un objeto causado por el movimiento relativo del objeto y del observador. La aberración de la luz solo es significativa a escalas muy grandes y afecta las posiciones percibidas de las estrellas y los planetas para los observadores en la Tierra. El desplazamiento aparente de las estrellas resulta del movimiento de la Tierra alrededor del Sol y de su rotación.

La aberración de la luz se descubrió en el siglo XVII, cuando se hicieron intentos para medir las distancias desde la Tierra a varias estrellas usando paralaje, un concepto que describe cómo la posición de un objeto parece cambiar cuando se observa desde diferentes lugares. La idea era que la posición aparente de una estrella debería cambiar a lo largo del año a medida que la Tierra orbita alrededor del Sol. Si la posición exacta de la estrella en el cielo se verificó en una fecha determinada, luego se verificó nuevamente seis meses después, cuando la Tierra estaba opuesta a su posición desde que se tomó la primera medición, esto dio dos mediciones separadas por el diámetro de la órbita de la Tierra: una distancia de aproximadamente 186,000,000 millas (300,000,000 km). Esto se pensó suficiente para obtener un valor de paralaje y así calcular la distancia de la estrella usando trigonometría.

Se realizaron varias mediciones, pero los resultados fueron desconcertantes. El mayor desplazamiento aparente de la estrella que se observa debería haberse encontrado entre observaciones con seis meses de diferencia, cuando las ubicaciones de las observaciones estaban más alejadas. Sin embargo, los desplazamientos reales siguieron un patrón completamente diferente y claramente no se debieron al paralaje. Se encontró que la Estrella Polar, Polaris, por ejemplo, sigue un camino más o menos circular, con un diámetro de aproximadamente 40 segundos de arco (40 "), un segundo de arco es 1 / 3,600 de grado. El desplazamiento del paralaje sí ocurre, pero es muy pequeño, incluso para las estrellas más cercanas, y no habría sido medible utilizando los instrumentos disponibles en ese momento.

El misterio fue resuelto por James Bradley, el Astrónomo Real Británico, en 1729. Descubrió que los cambios observados en la posición de una estrella se debían a la velocidad de la Tierra, y no a su posición, en relación con la estrella. La luz de la estrella tarda en llegar a la Tierra y debido a que la Tierra se está moviendo, la luz de la estrella parece provenir de un punto que se desplaza ligeramente de la posición real de la estrella, en la dirección del movimiento. Los mayores desplazamientos se observan cuando el movimiento de la Tierra es perpendicular a la dirección de la luz de las estrellas. El mismo fenómeno se puede ver con la lluvia cayendo verticalmente; para un observador en movimiento, por ejemplo, en un tren o autobús, la lluvia parece caer diagonalmente desde un punto de origen delante del observador en la dirección del movimiento.

El cálculo de Bradley, usando la velocidad de la luz y la velocidad del movimiento de la Tierra alrededor del Sol, indicó un desplazamiento máximo de aproximadamente 20 "a cada lado de la posición real de Polaris. Esto dio una variación general de aproximadamente 40 ”durante el año, de acuerdo con las observaciones. Al calcular la aberración de la luz, los astrónomos modernos deben tener en cuenta los efectos de la relatividad, pero en la mayoría de los casos, el cálculo clásico es adecuado.

Los cambios estacionales en las posiciones de las estrellas se conocen como aberración anual o aberración estelar, y la verdadera posición de la estrella se llama posición geométrica. Los desplazamientos más pequeños resultan de la rotación de la Tierra; Esto se conoce como aberración diurna. La aberración secular es el término utilizado para describir la aberración astronómica causada por el movimiento del sistema solar dentro de la galaxia; Aunque tiene un efecto en las posiciones aparentes de estrellas muy distantes y otras galaxias, es muy pequeño y no se suele tener en cuenta. Al calcular la aberración estelar, solo se debe considerar el movimiento de la Tierra; sin embargo, la aberración planetaria, que afecta las posiciones aparentes de los planetas, resulta del movimiento tanto de la Tierra como de los planetas, por lo que ambos deben incluirse para calcular el valor correcto.